基于改進(jìn)遺傳算法的橋梁監(jiān)測傳感器測點(diǎn)優(yōu)化布置研究及監(jiān)測信號處理.pdf

1、隨著橋梁結(jié)構(gòu)規(guī)模越來越大，受力特性趨于復(fù)雜，建立橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)能最大限度監(jiān)控其工作狀態(tài)。其中加速度傳感器測點(diǎn)的優(yōu)化布置直接關(guān)系著監(jiān)測系統(tǒng)信息的采集效果，因此需要用最有限的測點(diǎn)滿足橋梁健康監(jiān)測的需求。當(dāng)確定出加速度傳感器測點(diǎn)的優(yōu)化布置方案后，運(yùn)行橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，就涉及到對相關(guān)測點(diǎn)采集的加速度信號進(jìn)行分析處理。本文結(jié)合數(shù)值模擬和工程案例，對幾種不同的測點(diǎn)優(yōu)化布置算法進(jìn)行了研究，并對實(shí)橋跨中豎向和橫向測點(diǎn)采集到的加速度信號采用3種不同的信

2、號分析處理方法進(jìn)行分析，論文主要研究有:
　　(1)對橋梁結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，同時構(gòu)建出傳感器優(yōu)化布置的數(shù)學(xué)模型，最后針對目前常用的3種信號分析處理方法進(jìn)行了總結(jié)。針對傳感器優(yōu)化布置的方法:有效獨(dú)立算法、遺傳算法、模擬退火算法和蟻群算法原理進(jìn)行了詳細(xì)研究;對信號分析的方法:快速傅里葉變換、小波變換和HHT變換進(jìn)行了詳細(xì)研究。
　　(2)詳細(xì)分析了軟計(jì)算（遺傳算法、模擬退火算法和蟻群算法）的收斂性，編寫出軟計(jì)算的

3、MATLAB程序。以4個典型函數(shù)為數(shù)值實(shí)驗(yàn)平臺，分別采用這3種算法進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)分析，分析其優(yōu)化性能和適用范圍。以實(shí)際比較復(fù)雜的測點(diǎn)最優(yōu)路徑優(yōu)化應(yīng)用問題，檢驗(yàn)軟計(jì)算的實(shí)際應(yīng)用性能。當(dāng)只有10個測點(diǎn)時，3種算法均能快速收斂到全局最優(yōu)解，但當(dāng)有100個測點(diǎn)時，只能求得近似解。
　　(3)針對主跨1092m的滬通長江大橋，采用MIDAS CIVIL2013建立有限元模型，然后進(jìn)行模態(tài)分析，提取相關(guān)模態(tài)信息，然后分別采用有效獨(dú)立法、改進(jìn)遺傳

4、算法和模擬退火算法對主桁架豎向加速度測點(diǎn)和橋塔縱向傾角測點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化布置。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，對比研究不同算法的優(yōu)化效果和特點(diǎn)，確定綜合布置方案。
　　(4)根據(jù)滬通長江大橋的主桁架豎向加速度傳感器優(yōu)化布置方案，在滬通長江大橋的MIDAS有限元模型中，給橋梁結(jié)構(gòu)分別施加單位脈沖荷載和白噪聲激勵，提取出傳感器測點(diǎn)位置的加速度響應(yīng)信號，進(jìn)行信號的時域分析，識別橋梁的模態(tài)參數(shù)。
　　(5)針對某大橋跨中豎向和橫向加速度傳感器測點(diǎn)在車輛荷載